日本的研究人員通過展寬脈沖光搭建了目前最快的紅外光譜儀，該新型光譜儀的掃描速度是目前最高速度的100倍（Commun.Phys.，doi：10.1038 / s42005- 020-00420-3）。該光譜儀能夠推動目前長期依賴于紅外光譜研究分子系統的相關領域的進步。
信噪比困境
紅外光譜儀可以檢測和分析來自分子的反向散射光，分子的固有振動將化學信息反映在光譜中。日本東京大學的Takuro Ideguchi團隊通過拉伸在樣品傳輸的中紅外激光短脈沖，可以更快地檢測和分析光譜。借助他們的技術，飛秒的激光脈沖可以擴展到納秒，從而每秒實現8000萬份光譜的檢測和分析。
該團隊的成員，包括濱松光子和日本科學技術廳的PRESTO的研究人員說，該速率已經超過了目前雙光梳光譜技術的速率，且目前系統的改進空間從根本上受限于低信噪比。
因此，要提高測量速度，必須使用另一種可以提供更高信噪比的技術。時間展寬光譜法，即色散傅里葉變換光譜法是一種可行的選擇。但是，它僅在近紅外范圍內得到了證明。
時間展寬紅外光譜（TS-IR）需要三個部分：MIR高重復頻率飛秒激光器，MIR展寬器和MIR超快檢測器。
對于MIR高重復頻率飛秒激光器，該團隊使用飛秒激光產生MIR脈沖。然后，激光穿過乙炔，并在自由空間啁啾增強延遲系統中在時間上拉伸。該系統由衍射光柵、一對凹面鏡和一對平面鏡組成。之后，光在量子級聯檢測器（QDC），一種光電檢測器中進行分析。在推出QCD之前，最快的市售MIR檢測器的帶寬約為1 GHz，這對于時間拉伸光譜法來說還不夠高。另一方面，QCD具有大約5 GHz的帶寬，甚至可能更高，因此適用于TS-IR。
飛秒脈沖展寬
目前，該團隊使用了體積大且昂貴的飛秒激光振蕩器，在將來，該團隊希望找到一種更適合TS-IR的激光系統。另外，研究團隊還想拓寬光譜帶寬，以便新光譜儀可以與FTIR等MIR光譜儀競爭。該光譜儀還可用于測量蛋白質結構變化動力學等應用。
該系統或將推動發展高速連續測量非重復現象，例如氣體燃燒或視紫紅質等感光蛋白的結構變化動力學。還可能應用于高通量測量，例如人類血液的液體活檢或用于單細胞分析和分類的流式細胞儀。
未來，該團隊有興趣與化學家和生物學家就這些潛在應用進行合作研究。
